[发明专利]考虑用户行为不确定性的家庭能量管理优化方法

说明书

本发明涉及智能节能技术领域，为提出家庭能量管理新模型，在保证用电经济性的同时提高用户的舒适度。为此，本发明采取的技术方案是，考虑用户行为不确定性的家庭能量管理优化方法，在家庭能量管理系统模型的基础上，将用户不确定行为量化，将用户的电气设备允许启止时间、环境温度偏好、临时热水用量用舒适度偏差系数表示，将用户不确定性参数和用电成本共同作为目标函数进行求解，同时，采用模型预测控制的方法，将所述家庭能量管理系统模型在日内以滚动优化的方式运行，随着系统运行状态和预测信息实时调整运行计划实现家庭能量管理优化。本发明主要应用于智能节能场合。

技术领域

本发明涉及智能节能技术领域，具体涉及考虑用户行为不确定性的家庭能量管理优化方法。

背景技术

随着互联网技术、通信技术的发展，智能电网通过与电网的基础设施相联合，解决了目前电网当中存在电能信息传递较慢、系统稳定性不足等许多方面的困难。以家庭能量管理系统为代表的家庭智能化微网逐渐发展，更好地满足人们对于电能质量、舒适度需求、环境保护等方面的要求。家庭能量管理系统的优化在降低用户成本、满足用户舒适度、促进可再生能源就地消纳等方面起到重要作用，有利于提升家庭用户的智能用电水平。而在家庭智能用电的过程当中，由于用户的行为参数具有较大的随机性，对其只能得知其概率分布或分布区间的上下限，无法精确进行求解。倘若不考虑此类不确定性因素，那预计得出的优化方案将会与实际情况相偏离，严重情况下与实际约束相违背，无法得到最优的调度方案，对用户的用电经济性和舒适度造成较大的影响。

发明内容

为克服现有技术的不足，解决家庭能量管理系统中用户主观行为对设备运行造成的影响，本发明旨在提出家庭能量管理新模型，在保证用电经济性的同时提高用户的舒适度。为此，本发明采取的技术方案是，考虑用户行为不确定性的家庭能量管理优化方法，在家庭能量管理系统模型的基础上，将用户不确定行为量化，将用户的电气设备允许启止时间、环境温度偏好、临时热水用量用舒适度偏差系数表示，将用户不确定性参数和用电成本共同作为目标函数进行求解，同时，采用模型预测控制的方法，将所述家庭能量管理系统模型在日内以滚动优化的方式运行，随着系统运行状态和预测信息实时调整运行计划实现家庭能量管理优化。

具体步骤如下：

1)根据家用电器的用电特性，将家用电器分为分布式发电设备、储能设备和家庭用电负荷，建立家庭用电设备运行模型；

2)对用户的主观行为进行分析，将用户的电气设备允许启止时间，环境温度偏好，临时热水用量用舒适度偏差系数表示，对用户行为进行建模；

3)针对用户行为和家庭用户成本，建立考虑用户行为不确定性的家庭能量管理模型，选用用户净电费和舒适度＝违反系数为目标函数，求解多目标优化问题；

4)利用模型预测控制方法，对建立的日前家庭运行模型进行滚动优化求解，得出仿真优化结果。

详细步骤如下：

一、家庭能量管理系统模型

在家庭能量管理系统中，家庭智能用电设备是主要的控制对象，通过对不同类型的设备的电气特性进行分类和建模，分析其对家庭用电的影响，设定调度周期为24h，将其等为N个时段，每个时段时长为Δt，各个时段记为i，则各类电气设备的运行模型如下：

(一)可中断负荷：P_ICL,i为可中断负荷在第i时段内的运行功率；p_ICL,r为可中断负荷的额定功率，x_ICL,i为第i时段内可中断负荷的运行状态，0为不运行，1为运行；[b_ICL,e_ICL]为可中断负荷的允许工作时段，l_ICL为可中断负荷的运行总时长，则可中断负荷工作约束为：

P_ICL,i＝x_ICL,i·p_ICL,r  (1)